一種強化多糖高聚物改性的超重力反應(yīng)器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種強化多糖高聚物改性的超重力反應(yīng)器，外筒體為臥式結(jié)構(gòu)，外筒體內(nèi)部設(shè)有反應(yīng)內(nèi)筒，減速機Ⅰ通過聯(lián)軸器與攪拌軸連接，攪拌軸穿過外筒體端蓋上的通孔插入到反應(yīng)內(nèi)筒中，攪拌軸通過兩端的軸承座固定在外筒體的兩端；反應(yīng)內(nèi)筒外側(cè)設(shè)有夾套，外筒體上方設(shè)有總進出口，總進出口與反應(yīng)內(nèi)筒相通，攪拌軸上裝有內(nèi)螺旋帶和外螺旋帶，內(nèi)螺旋帶和外螺旋帶沿軸向呈相反方向布設(shè)安裝；內(nèi)螺旋帶的半徑比外螺旋帶半徑小。本發(fā)明的內(nèi)外螺旋帶來回的高速運轉(zhuǎn)，產(chǎn)生強大的離心力和剪切力，強化傳質(zhì)、微觀混合作用，反應(yīng)得到強化，有效縮短反應(yīng)時間，同時外螺旋帶能及時將粘壁物料進行刮料清除，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。
【專利說明】一種強化多糖高聚物改性的超重力反應(yīng)器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種超重力反應(yīng)器，具體地說，是一種化多糖高聚物改性的超重力反應(yīng)器。

【背景技術(shù)】
[0002]多糖高聚物包括淀粉、木質(zhì)纖維素、殼聚糖等，多糖高聚物一般都是結(jié)晶高聚物，由結(jié)晶區(qū)和無定形區(qū)組成，結(jié)晶區(qū)的結(jié)構(gòu)特點是羥基在分子內(nèi)或分子間形成氫鍵，構(gòu)成高度結(jié)晶的結(jié)構(gòu)，大多數(shù)反應(yīng)試劑只能到達無定形區(qū)，而不能到達結(jié)晶區(qū)，因此要提高多糖結(jié)晶高聚物的改性與深加工效率就必須對它們進行活化處理。
[0003]超重力技術(shù)開發(fā)研宄始于20世紀(jì)70年代末，英國ICI公司的Ramshaw教授最早研宄并申請專利EP0002568，公開了一種填料式超重力旋轉(zhuǎn)床(旋轉(zhuǎn)填料床)。作為一門過程強化的新型工程技術(shù)，其特點是設(shè)備體積小、傳質(zhì)強度大、容易操作，隨后引起了國際上研宄開發(fā)的熱潮。通常，實現(xiàn)超重力的最簡單方法是通過旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力而實現(xiàn)，把任一瞬間物質(zhì)在旋轉(zhuǎn)體內(nèi)各點所受的超重力分布，稱為超重力場。其數(shù)值大小與旋轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)速和徑向位置有關(guān)，因此超重力場的大小是可以調(diào)控的。對于大型設(shè)備，由于旋轉(zhuǎn)體的直徑較大，其轉(zhuǎn)速可以低一些，以達到一定的超重力和滿足設(shè)備運行的穩(wěn)定性；對于小型的或?qū)嶒炇以O(shè)備旋轉(zhuǎn)體的直徑較小，高速運行，以實現(xiàn)相同的超重力。在超重力場下，氣-液、液-液、液-固或氣-液-固多相的流動接觸，其相間傳遞面積和更新頻率比常規(guī)的重力場大得多，液體的表面張力作用的影響很小，巨大的剪切力使得相間傳質(zhì)速率比傳統(tǒng)的傳質(zhì)設(shè)備提高1-3個數(shù)量級，微觀混合和傳質(zhì)過程得到極大地強化。超重力工程技術(shù)被認(rèn)為是強化傳遞和多相反應(yīng)過程的一項突破性技術(shù)，被譽為〃化學(xué)工業(yè)的晶體管〃和〃跨世紀(jì)的技術(shù)〃。
[0004]傳統(tǒng)的多糖高聚物改性，如變性淀粉生產(chǎn)絕大多數(shù)都是采用濕法工藝，即將淀粉分散在水或其它液體介質(zhì)中，配成一定濃度懸浮液，在一定溫度條件下與化學(xué)試劑進行氧化、酸解、酯化、交聯(lián)等反應(yīng)，生成變性淀粉。目前所采用的改性設(shè)備一般是采用傳統(tǒng)的槽式攪拌反應(yīng)器，反應(yīng)間歇，存在反應(yīng)時間長，反應(yīng)不連續(xù)，不同批次產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，且因單一槽式反應(yīng)器加熱面積很有限，因此，相同規(guī)模生產(chǎn)線，所需反應(yīng)設(shè)備較多，工作勞動強度較大即人工成本較高和動力消耗較大等缺點，且無法解決反應(yīng)過程中的粘壁問題，因此，原料損耗也較大，產(chǎn)品質(zhì)量控制較難。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種物料反應(yīng)均勻，原料損耗小，產(chǎn)品質(zhì)量高，反應(yīng)物料時時處于表面更新狀態(tài)的強化多糖高聚物改性的超重力反應(yīng)器。
[0006]為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
一種強化多糖高聚物改性的超重力反應(yīng)器，外筒體為臥式結(jié)構(gòu)，外筒體內(nèi)部設(shè)有反應(yīng)內(nèi)筒，減速機I通過聯(lián)軸器與攪拌軸連接，攪拌軸穿過外筒體端蓋上的通孔插入到反應(yīng)內(nèi)筒中，攪拌軸通過兩端的軸承座固定在外筒體的兩端；所述的反應(yīng)內(nèi)筒外側(cè)設(shè)有夾套，外筒體上方設(shè)有總進出口，總進出口與反應(yīng)內(nèi)筒相通，所述的攪拌軸上裝有內(nèi)螺旋帶和外螺旋帶，內(nèi)螺旋帶和外螺旋帶沿軸向呈相反方向布設(shè)安裝；所述的內(nèi)螺旋帶的半徑比外螺旋帶半徑小。
[0007]作為進一步改進，所述的外螺旋帶的最外端與反應(yīng)內(nèi)筒的內(nèi)壁間隔l-2cm。
[0008]作為進一步改進，所述的外筒體與驅(qū)動裝置相連，所述的驅(qū)動裝置包括減速機II和安裝在外筒體上的齒輪組)；所述的減速機II通過與齒輪組相連控制外筒體的轉(zhuǎn)動。
[0009]作為進一步改進，所述的外筒體外圈設(shè)有托輪。
[0010]作為進一步改進，所述的夾套內(nèi)設(shè)有加熱裝置及溫度控制器。
[0011]優(yōu)選的，所述的加熱裝置包括加熱介質(zhì)及加熱器。
[0012]優(yōu)選的，所述的反應(yīng)內(nèi)筒、攪拌軸、內(nèi)螺旋帶和外螺旋帶用金屬鈦制造。金屬鈦的耐酸堿及耐磨特性，避免了其他金屬離子對反應(yīng)物料的污染，因此，利用該反應(yīng)器對多糖高聚物改性的過程清潔衛(wèi)生，產(chǎn)品達到藥用輔料和食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。
[0013]作為進一步改進，兩臺或兩臺以上的所述強化多糖高聚物改性的超重力反應(yīng)器進行串聯(lián)時，在所述的外筒體的兩端設(shè)有固定罩，一端固定罩上設(shè)有物料進口，另一固定罩上設(shè)有物料出口。
[0014]優(yōu)選的，所述的物料出口與另外一臺所述的強化多糖高聚物改性的超重力反應(yīng)器的物料出口通過管道連接進行串聯(lián)。
[0015]使用時，外筒體靠減速機II帶動作低速回轉(zhuǎn)運動(轉(zhuǎn)速30-50r/min)，通過外筒體回轉(zhuǎn)運動產(chǎn)生離心力而實現(xiàn)超重力，任一瞬間物料在回轉(zhuǎn)體內(nèi)各點所受的超重力分布，稱為超重力場。攪拌軸帶內(nèi)螺旋帶和外螺旋帶在減速機I的作用下作反向高速轉(zhuǎn)動(轉(zhuǎn)速200-800 r/min),即外筒體和攪拌軸作反向轉(zhuǎn)動，使物料作左右均勻流動，可防止物料結(jié)團，增大物料的接觸面，反應(yīng)充分，直徑較大的外螺旋帶不僅具有攪拌功能，且最外端與反應(yīng)內(nèi)筒的內(nèi)壁間隔小，因此具有對反應(yīng)內(nèi)筒的內(nèi)壁進行刮料除粘功能，防止物料粘壁，根本解決加溫過程物料粘壁的現(xiàn)象；在轉(zhuǎn)動過程中通過溫度控制器監(jiān)控，通過流量調(diào)設(shè)閥或電動調(diào)設(shè)閥調(diào)節(jié)夾套內(nèi)的加熱介質(zhì)的溫度或加熱器的電熱功率，從而對反應(yīng)內(nèi)筒體內(nèi)的溫度進行恒溫控制，生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢氣通過抽氣口排出。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下:
1、本發(fā)明的外筒體可作回轉(zhuǎn)運動，通過回轉(zhuǎn)運動產(chǎn)生離心力而實現(xiàn)超重力，適合多糖高聚物液-液或液-固多相的流動接觸，其相間傳遞面積和更新頻率比常規(guī)的重力場大得多，液體的表面張力作用的影響很小，提高了物料的反應(yīng)效率。
[0017]2、本發(fā)明以攪拌軸的軸線為螺旋中心線，設(shè)置螺旋方向相反的內(nèi)螺旋帶和外螺旋帶，可以讓物料在進行攪拌時，使物料作左右均勻流動，可防止物料結(jié)團，增大物料的接觸面，反應(yīng)充分，直徑較大的外螺旋帶不僅具有攪拌功能，同時具有對反應(yīng)內(nèi)筒的內(nèi)壁進行刮料除粘功能，防止物料粘壁，根本解決加溫過程物料粘壁的現(xiàn)象，降低了原料的損耗，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。
[0018]3、本發(fā)明的外筒體和攪拌軸可作反向變速轉(zhuǎn)動，同時通過攪拌軸與外筒體之間的轉(zhuǎn)動，特別是內(nèi)軸螺帶來回的高速運轉(zhuǎn)，產(chǎn)生強大的離心力和剪切力，微觀混合和傳質(zhì)、傳熱過程得到有力強化，有效縮短反應(yīng)時間。可根據(jù)不同的原料和改性方法調(diào)整轉(zhuǎn)速，以達到調(diào)整物料的反應(yīng)時間和物料間相互的混合、傳遞效果。
[0019]4、對于高分子材料的改性反應(yīng)，反應(yīng)受溫度和物料接觸均勻性影響很大，本發(fā)明的外筒體在減速機作用下作低速回轉(zhuǎn)運動，攪拌軸可以在很小的減速機動力帶動下作高速運轉(zhuǎn)，有效地解決了反應(yīng)系統(tǒng)中反應(yīng)物之間的有效接觸和受熱均勻的問題，由于反應(yīng)內(nèi)筒內(nèi)壁時時處于更新狀態(tài)，且物料經(jīng)內(nèi)外螺旋帶來回均勻走動，避免出現(xiàn)局部過熱而粘壁，最終導(dǎo)致物料無法受熱的缺陷，提高產(chǎn)品質(zhì)量，保證產(chǎn)物的取代均一性好。
[0020]5、本發(fā)明的外筒體外圈設(shè)有托輪，減少了外筒體做周轉(zhuǎn)運動的損耗，提高使用壽命，并可以針對不同的物料和改性方法，通過托輪調(diào)整外筒體的傾斜度和轉(zhuǎn)速來控制物料在該反應(yīng)器中的停留時間，即反應(yīng)時間。
[0021]6、本發(fā)明通過溫度控制器對夾套內(nèi)進行實時監(jiān)控，從而進一步通過流量調(diào)設(shè)閥或電動調(diào)設(shè)閥調(diào)節(jié)夾套中加熱介質(zhì)的流量或加熱器的電熱功率及外筒體和攪拌軸的轉(zhuǎn)速，保證了研磨內(nèi)筒內(nèi)的溫度均勻和恒溫的反應(yīng)環(huán)境，從而提高產(chǎn)品性能的穩(wěn)定性。
[0022]7、本發(fā)明單機使用為間歇反應(yīng)式生產(chǎn)，多機串聯(lián)即可實現(xiàn)連續(xù)式生產(chǎn)，生產(chǎn)過程產(chǎn)生的廢氣，經(jīng)反應(yīng)器端頭固定罩上的排氣孔抽吸出筒體外，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)均一、質(zhì)量穩(wěn)定，滿足工業(yè)生產(chǎn)。
[0023]8、本發(fā)明的結(jié)構(gòu)簡單合理，可實現(xiàn)自動化控制，可以通過控制反應(yīng)時間和溫度、轉(zhuǎn)速等參數(shù)來精確控制多糖高聚物的改性程度，操作方便，產(chǎn)品質(zhì)量高，適于推廣應(yīng)用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1為本發(fā)明的主視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖2為本發(fā)明的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]附圖標(biāo)識:
1-減速機I，2-攪拌軸，3-端蓋，4-抽氣口，5-外筒體，6-夾套，7-總進出口，8-反應(yīng)內(nèi)筒，9-內(nèi)螺旋帶，10-外螺旋帶，11-溫度控制器，12-減速機II，13-齒輪組，14-托輪。

【具體實施方式】
[0027]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0028]實施例1:
一種強化多糖高聚物改性的超重力反應(yīng)器，外筒體5為臥式結(jié)構(gòu)，外筒體5內(nèi)部設(shè)有反應(yīng)內(nèi)筒8，減速機I I通過聯(lián)軸器與攪拌軸2連接，攪拌軸2穿過外筒體5端蓋3上的通孔插入到反應(yīng)內(nèi)筒8中，攪拌軸2通過兩端的軸承座固定在外筒體5的兩端；所述的反應(yīng)內(nèi)筒8外側(cè)設(shè)有裝有加熱裝置的夾套6，所述的加熱裝置包括加熱介質(zhì)及加熱器，其中加熱介質(zhì)為導(dǎo)熱油，加熱器為電加熱器。夾套6內(nèi)還設(shè)有溫度控制器11。外筒體5上方設(shè)有總進出口 7，總進出口 7與反應(yīng)內(nèi)筒8相通，外筒體5—端的端蓋3上設(shè)有抽氣口 4。所述的攪拌軸2上裝有內(nèi)螺旋帶9和外螺旋帶10，內(nèi)螺旋帶9和外螺旋帶10沿軸向呈相反方向布設(shè)安裝；所述的內(nèi)螺旋帶9的半徑比外螺旋帶10半徑小，外螺旋帶10的最外端與反應(yīng)內(nèi)筒8的內(nèi)壁間隔1_。反應(yīng)內(nèi)筒8、攪拌軸2、內(nèi)螺旋帶9和外螺旋帶10用金屬鈦制造。金屬鈦的耐酸堿及耐磨特性，避免了其他金屬離子對反應(yīng)物料的污染，因此，利用該反應(yīng)器對多糖高聚物改性的過程清潔衛(wèi)生，產(chǎn)品達到藥用輔料和食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。
[0029]使用時，攪拌軸帶內(nèi)螺旋帶和外螺旋帶在減速機I的作用下作高速轉(zhuǎn)動(轉(zhuǎn)速200-800 r/min)，通過外筒體回轉(zhuǎn)運動產(chǎn)生離心力而實現(xiàn)超重力，任一瞬間物料在回轉(zhuǎn)體內(nèi)各點所受的超重力分布，稱為超重力場。物料在該超重力場內(nèi)作左右均勻流動，可防止物料結(jié)團，增大物料的接觸面，反應(yīng)充分，直徑較大的外螺旋帶10不僅具有攪拌功能，且最外端與反應(yīng)內(nèi)筒的內(nèi)壁間隔小，因此具有對反應(yīng)內(nèi)筒的內(nèi)壁進行刮料除粘功能，防止物料粘壁，根本解決加溫過程物料粘壁的現(xiàn)象；在轉(zhuǎn)動過程中通過溫度控制器監(jiān)控，通過流量調(diào)設(shè)閥或電動調(diào)設(shè)閥調(diào)節(jié)夾套內(nèi)的加熱介質(zhì)的溫度或加熱器的電熱功率，從而對反應(yīng)內(nèi)筒體內(nèi)的溫度進行恒溫控制，生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢氣通過抽氣口排出。
[0030]實施例2:
與實施例1不同之處在于，安裝時，外螺旋帶10的最外端與反應(yīng)內(nèi)筒8的內(nèi)壁間隔2mm。外筒體5與驅(qū)動裝置相連，所述的驅(qū)動裝置包括減速機II 12和安裝在外筒體5上的齒輪組13 ;所述的減速機II 12通過與齒輪組13相連控制外筒體5的轉(zhuǎn)動。所述的外筒體5外圈設(shè)有托輪14。夾套6內(nèi)的加熱介質(zhì)為蒸汽。外筒體5外圈設(shè)有托輪15，減少了外筒體5做周轉(zhuǎn)運動的損耗，提高使用壽命，并可以針對不同的物料和改性方法，通過托輪14調(diào)整外筒體5的傾斜度和轉(zhuǎn)速來控制物料在該反應(yīng)器中的停留時間，即反應(yīng)時間.使用時，外筒體5靠減速機II 12帶動作低速回轉(zhuǎn)運動(轉(zhuǎn)速30-50r/min)，通過外筒體回轉(zhuǎn)運動產(chǎn)生離心力而實現(xiàn)超重力，任一瞬間物料在回轉(zhuǎn)體內(nèi)各點所受的超重力分布，稱為超重力場。攪拌軸2帶內(nèi)螺旋帶9和外螺旋帶10在減速機I I的作用下作反向高速轉(zhuǎn)動(轉(zhuǎn)速200-800 r/min)，即外筒體5和攪拌軸2作反向轉(zhuǎn)動，使物料作左右均勻流動，可防止物料結(jié)團，增大物料的接觸面，反應(yīng)充分。
[0031]實施例3:
與實施例2不同之處在于，兩臺或兩臺以上的實施例2中所述的強化多糖高聚物改性的超重力反應(yīng)器進行串聯(lián)時，在所述的外筒體5的兩端設(shè)有固定罩，一端固定罩上設(shè)有物料進口，另一固定罩上設(shè)有物料出口。所述的物料出口與另外一臺所述的強化多糖高聚物改性的超重力反應(yīng)器的物料出口通過管道連接進行串聯(lián)，可實現(xiàn)連續(xù)式生產(chǎn)。
【權(quán)利要求】
1.一種強化多糖高聚物改性的超重力反應(yīng)器，外筒體(5)為臥式結(jié)構(gòu)，外筒體(5)內(nèi)部設(shè)有反應(yīng)內(nèi)筒(8 )，減速機I(I)通過聯(lián)軸器與攪拌軸(2 )連接，攪拌軸(2 )穿過外筒體(5 )端蓋(3 )上的通孔插入到反應(yīng)內(nèi)筒(8 )中，攪拌軸(2 )通過兩端的軸承座固定在外筒體(5 )的兩端；所述的反應(yīng)內(nèi)筒(8)外側(cè)設(shè)有夾套(6)，外筒體(5)上方設(shè)有總進出口(7)，總進出口(7)與反應(yīng)內(nèi)筒(8)相通，其特征在于:所述的攪拌軸(2)上裝有內(nèi)螺旋帶(9)和外螺旋帶(10)，內(nèi)螺旋帶(9)和外螺旋帶(10)沿軸向呈相反方向布設(shè)安裝；所述的內(nèi)螺旋帶(9)的半徑比外螺旋帶(10)半徑小。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的強化多糖高聚物改性的機械活化反應(yīng)器，其特征在于:所述的外螺旋帶(10)的最外端與反應(yīng)內(nèi)筒(8)的內(nèi)壁間隔l_2mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的強化多糖高聚物改性的超重力反應(yīng)器，其特征在于:所述的外筒體(5)與驅(qū)動裝置相連，所述的驅(qū)動裝置包括減速機II (12)和安裝在外筒體(5)上的齒輪組(13);所述的減速機II (12)通過與齒輪組(13)相連控制外筒體(5)的轉(zhuǎn)動。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的強化多糖高聚物改性的超重力反應(yīng)器，其特征在于:所述的外筒體(5)外圈設(shè)有托輪(14)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一所述的強化多糖高聚物改性的超重力反應(yīng)器，其特征在于:所述的夾套(6)內(nèi)設(shè)有加熱裝置及溫度控制器(11)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的強化多糖高聚物改性的超重力反應(yīng)器，其特征在于:所述的加熱裝置包括加熱介質(zhì)及加熱器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的強化多糖高聚物改性的超重力反應(yīng)器，其特征在于:所述的外筒體(5) —端的端蓋(3)上設(shè)有抽氣口(4)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的強化多糖高聚物改性的超重力反應(yīng)器，其特征在于:所述的反應(yīng)內(nèi)筒(8 )、攪拌軸(2 )、內(nèi)螺旋帶(9 )和外螺旋帶(10 )用金屬鈦制造。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-4或6-8任一所述的強化多糖高聚物改性的超重力反應(yīng)器，其特征在于:兩臺或兩臺以上的所述強化多糖高聚物改性的超重力反應(yīng)器進行串聯(lián)時，在所述的外筒體(5)的兩端設(shè)有固定罩，一端固定罩上設(shè)有物料進口，另一固定罩上設(shè)有物料出口。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的強化多糖高聚物改性的超重力反應(yīng)器，其特征在于:所述的物料出口與另外一臺所述的強化多糖高聚物改性的超重力反應(yīng)器的物料出口通過管道連接進行串聯(lián)。
【文檔編號】B01F15/06GK104492362SQ201410787021
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月18日
【發(fā)明者】黃祖強, 岑忠儒, 胡華宇, 張燕娟, 劉軍, 馮振飛, 黃愛民, 楊梅, 覃宇奔, 覃杏珍, 朱園勤, 沈芳 申請人:廣西大學(xué), 廣西五星化工集團有限公司